JP2008126817A - 車両の乗員保護装置 - Google Patents

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義勝 木佐貫
Kazunori Furukawa
一憲 古川
Shigeru Sakuma
茂 佐久間
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Abstract

【課題】構成の大型化を招くことなく、シートベルトによる乗員拘束力の制限値を多段階または無段階に変化させることができる車両の乗員保護装置を提供する。
【解決手段】捩り変形可能なトーションバー５ａ，５ｂの各々は、シートベルト４が巻回されたベルトリール２に対しトルク伝達を行うことが可能である。ソレノイド１６ａに通電することでトーションバー５ａの一端部がリトラクターフレーム３に拘束され、ソレノイド１６ｂに通電することでトーションバー５ｂの一端部がリトラクターフレーム３に拘束される。ソレノイド１６ａ，１６ｂの通電の選択を変えることで、シートベルト４による乗員拘束力の制限値を変化させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、シートベルトによって乗員を拘束する車両の乗員保護装置に関する。
この種の車両の乗員保護装置としては、例えば下記特許文献１によるものが開示されている。特許文献１においては、一対のロックプレート間に、シートベルトが巻回されたスプールと、大径部及び小径部を有する一本のトーションバーと、が設けられており、トーションバーをその長手方向に沿って移動させることで、トーションバーの小径部が選定された態様とトーションバーの大径部が選定された態様とに切り替えることができる。車両の衝突時等、シートベルトによって乗員を拘束する際には、トーションバーが捩り変形することで、シートベルトによる乗員拘束力（シートベルトの引き出し荷重）を制限している。さらに、トーションバーの小径部を選定するか、トーションバーの大径部を選定するかを切り替えることで、シートベルトによる乗員拘束力の制限値を２段階に変更している。
その他にも、下記特許文献２〜５によるシートベルトリトラクタが開示されている。
特開２００２−８７２０９号公報 特開２００１−５８５５９号公報 特開平１１−１７０９７４号公報 特開２００６−６２６３２号公報 特開２０００−２５５６７号公報
車両の衝突時等、シートベルトによって乗員をより適切に拘束するためには、シートベルトによる乗員拘束力の制限値をより多段階または無段階に変更できることが望ましい。特許文献１において、シートベルトによる乗員拘束力の制限値を多段階に変化させるためには、一本のトーションバーに直径の異なる部分を多数設け、トーションバーをその長手方向に沿って移動させることで、これらの直径の異なる部分の中からいずれか１つを選定する必要がある。そのため、トーションバーが大型化することで装置全体が大型化して車載困難となるので、シートベルトによる乗員拘束力の制限を多段階に行うには限界がある。
本発明は、構成の大型化を招くことなく、シートベルトによる乗員拘束力の制限値を多段階または無段階に変化させることができる車両の乗員保護装置を提供することを目的とする。
本発明に係る車両の乗員保護装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明に係る車両の乗員保護装置は、シートベルトによって乗員を拘束する車両の乗員保護装置であって、シートベルトが巻回され、回転軸まわりに回転することでシートベルトの引き出しまたは巻き取りを行うベルト巻回部材と、それぞれが捩り変形可能なＮ本（Ｎは２以上の整数）の捩れ棒であって、その各々がベルト巻回部材に対しトルク伝達を行うことが可能なＮ本の捩れ棒と、各捩れ棒の一部分を拘束部材に選択的に拘束することが可能な捩れ棒拘束装置と、を備え、一部分が拘束部材に拘束された捩れ棒が捩り変形することで、シートベルトによる乗員拘束力が制限され、捩れ棒拘束装置は、一部分を拘束部材に拘束する捩れ棒の選択を変えることで、前記乗員拘束力の制限値を変化させることを要旨とする。
本発明によれば、Ｎ本の捩れ棒の中から一部分を拘束部材に拘束する捩れ棒の選択を変えることで、シートベルトによる乗員拘束力の制限値を変化させることができるので、乗員拘束力の制限値を多段階に変化させるための各捩れ棒の構成を簡略化することができる。その結果、構成の大型化を招くことなく、シートベルトによる乗員拘束力の制限値を多段階に変化させることができる。
本発明の一態様では、各捩れ棒の長手方向が前記回転軸と略平行であることが好適である。この態様では、各捩れ棒が前記回転軸からずらされて配置されていることで、各捩れ棒のモーメントアームを小さくすることができ、シートベルトによる乗員拘束力を制限する際に各捩れ棒が受けるトルクを小さくすることができる。また、この態様では、前記回転軸に対する各捩れ棒の距離がそれぞれ異なることで、シートベルトによる乗員拘束力の制限値を２N−１段階に変化させることができる。
本発明の一態様では、各捩れ棒の捩り剛性がそれぞれ異なることが好適である。また、本発明の一態様では、各捩れ棒におけるベルト巻回部材に対しトルク伝達を行う部分と拘束部材に拘束される部分との距離がそれぞれ異なることが好適である。これらの態様によれば、シートベルトによる乗員拘束力の制限値を２N−１段階に変化させることができる。
本発明の一態様では、拘束部材は、ベルト巻回部材を前記回転軸まわりに回転可能に支持することが好適である。この態様によれば、捩れ棒が破断したときでも、ベルト巻回部材が拘束部材から脱落するのを防止することができる。また、本発明の一態様では、捩れ棒拘束装置は、各捩れ棒の一端部を拘束部材に選択的に拘束することが可能であることが好適である。
本発明の一態様では、車両の衝突に対する乗員の耐性を推定する乗員耐性推定部を備え、捩れ棒拘束装置は、乗員耐性推定部で推定された乗員の耐性に基づいて、前記乗員拘束力の制限値を変化させることが好適である。この態様によれば、シートベルトによる乗員拘束力の制限値を乗員の耐性に応じて適切に変化させることができる。
また、本発明に係る車両の乗員保護装置は、シートベルトによって乗員を拘束する車両の乗員保護装置であって、シートベルトが巻回され、回転軸まわりに回転することでシートベルトの引き出しまたは巻き取りを行うベルト巻回部材と、捩り変形可能な捩れ棒と、捩れ棒にその長手方向に沿って移動可能に配設された伝動部材であって、ベルト巻回部材と捩れ棒との間のトルク伝達を許容するようベルト巻回部材と係合する伝動部材と、伝動部材を捩れ棒の長手方向に沿って移動させる伝動部材駆動装置と、捩れ棒の一部分を拘束部材に拘束することが可能な捩れ棒拘束装置と、を備え、捩れ棒拘束装置により一部分が拘束部材に拘束された捩れ棒が捩り変形することで、シートベルトによる乗員拘束力が制限され、伝動部材駆動装置は、前記乗員拘束力が制限される場合に、伝動部材を捩れ棒の長手方向に沿って移動させ、捩れ棒における拘束部材に拘束された部分とベルト巻回部材及び伝動部材の係合箇所との距離を変化させることで、該乗員拘束力の制限値を変化させることを要旨とする。
本発明によれば、伝動部材を捩れ棒の長手方向に沿って移動させ、捩れ棒における拘束部材に拘束された部分とベルト巻回部材及び伝動部材の係合箇所との距離を変化させることで、シートベルトによる乗員拘束力の制限値を変化させることができるので、捩れ棒の構成の複雑化を招くことなく、乗員拘束力の制限値を無段階に変化させることができる。その結果、構成の大型化を招くことなく、シートベルトによる乗員拘束力の制限値を無段階に変化させることができる。
本発明の一態様では、ベルト巻回部材及び伝動部材の係合箇所は、捩れ棒の長手方向に沿った伝動部材の移動に応じて捩れ棒の径方向に変化し、伝動部材駆動装置は、前記乗員拘束力が制限される場合に、伝動部材を捩れ棒の長手方向に沿って移動させ、捩れ棒における拘束部材に拘束された部分とベルト巻回部材及び伝動部材の係合箇所との距離を変化させるとともに捩れ棒と当該係合箇所との距離を変化させることで、該乗員拘束力の制限値を変化させることが好適である。この態様によれば、構成の大型化を招くことなく、シートベルトによる乗員拘束力の制限値の可変範囲を増大させることができ、乗員拘束力の制限値を変化させる際の自由度を高めることができる。
また、本発明に係る車両の乗員保護装置は、シートベルトによって乗員を拘束する車両の乗員保護装置であって、シートベルトが巻回され、回転軸まわりに回転することでシートベルトの引き出しまたは巻き取りを行うベルト巻回部材と、捩り変形可能な捩れ棒と、捩れ棒にその径方向に沿って移動可能に配設された伝動部材であって、ベルト巻回部材と捩れ棒との間のトルク伝達を許容するようベルト巻回部材と係合する伝動部材と、伝動部材を捩れ棒の径方向に沿って移動させる伝動部材駆動装置と、捩れ棒の一部分を拘束部材に拘束することが可能な捩れ棒拘束装置と、を備え、捩れ棒拘束装置により一部分が拘束部材に拘束された捩れ棒が捩り変形することで、シートベルトによる乗員拘束力が制限され、伝動部材駆動装置は、前記乗員拘束力が制限される場合に、伝動部材を捩れ棒の径方向に沿って移動させ、捩れ棒とベルト巻回部材及び伝動部材の係合箇所との距離を変化させることで、該乗員拘束力の制限値を変化させることを要旨とする。
本発明によれば、伝動部材を捩れ棒の径方向に沿って移動させ、捩れ棒とベルト巻回部材及び伝動部材の係合箇所との距離を変化させることで、シートベルトによる乗員拘束力の制限値を変化させることができるので、捩れ棒の構成の複雑化を招くことなく、乗員拘束力の制限値を無段階に変化させることができる。その結果、構成の大型化を招くことなく、シートベルトによる乗員拘束力の制限値を無段階に変化させることができる。
本発明の一態様では、ベルト巻回部材の回転を拘束することが可能な部材であって、ベルト巻回部材の回転を拘束する際にベルト巻回部材のトルクを受けることでせん断力が作用するせん断部材と、せん断部材をせん断力の作用方向と略垂直方向に沿って移動させるせん断部材駆動装置と、を備え、ベルト巻回部材がせん断部材を破断させるために必要なせん断力は、せん断部材の移動方向に関する位置に応じて連続的に変化し、せん断部材駆動装置は、せん断部材をせん断力の作用方向と略垂直方向に沿って移動させ、ベルト巻回部材がせん断部材を破断させるために必要なせん断力を連続的に変化させることで、シートベルトによる乗員拘束力の最大値を連続的に変化させることが好適である。この態様によれば、構成の大型化を招くことなく、シートベルトによる乗員拘束力の最大値を無段階に変化させることができる。また、この態様では、せん断部材がせん断力を受けるときのせん断面積は、せん断部材の移動方向に関する位置に応じて連続的に変化することが好適である。また、この態様では、せん断部材の破断後に、捩れ棒拘束装置により一部分が拘束部材に拘束された捩れ棒が捩り変形することで、前記乗員拘束力が制限されることが好適である。
本発明の一態様では、捩れ棒の長手方向が前記回転軸と略平行であることが好適である。また、本発明の一態様では、捩れ棒拘束装置は、捩れ棒の一端部を拘束部材に拘束することが可能であることが好適である。
本発明の一態様では、車両の衝突に対する乗員の耐性を推定する乗員耐性推定部を備え、伝動部材駆動装置は、乗員耐性推定部で推定された乗員の耐性に基づいて、前記乗員拘束力の制限値を変化させることが好適である。この態様によれば、シートベルトによる乗員拘束力の制限値を乗員の耐性に応じて適切に変化させることができる。
本発明の一態様では、車両の衝突に対する乗員の耐性を推定する乗員耐性推定部を備え、せん断部材駆動装置は、乗員耐性推定部で推定された乗員の耐性に基づいて、前記乗員拘束力の最大値を連続的に変化させることが好適である。この態様によれば、シートベルトによる乗員拘束力の最大値を乗員の耐性に応じて適切に変化させることができる。
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
「実施形態１」
図１，２は、本発明の実施形態１に係る車両の乗員保護装置の概略構成を示す図であり、シートベルトリトラクタの概略構成を示す。図１はベルトリール（ボビン）２の中心軸２ｂと直交する方向から見た図を示し、図２はベルトリール２の中心軸方向から見た図を示す。本実施形態に係る車両の乗員保護装置は、シートベルト４によって車両の乗員を拘束することで、車両衝突時の衝撃から乗員を保護するものである。
乗員を拘束するためのシートベルト４は、ベルトリール２の外周部に巻回されている。ベルトリール２は、ベアリング１２，１３を介してリトラクターフレーム１，３に取り付けられていることで、その中心軸（以下、回転中心軸とする）２ｂまわりに回転可能にリトラクターフレーム１，３に支持されている。リトラクターフレーム１，３の回転は拘束されている。ベルトリール２が回転中心軸２ｂまわりに回転することで、シートベルト４の引き出しまたは巻き取りが行われる。通常時は、乗員を緩やかに拘束するために、シートベルト４が乗員の体表面に密接するようにシートベルト４の引き出し／巻き取りが行われる。
複数本（図１，２では２本の例を示す）のトーションバー（捩れ棒）５ａ，５ｂは、それぞれ捩り変形可能であり、ベルトリール２の内側に互いに平行に配設されている。各トーションバー５ａ，５ｂの一端部はリトラクターフレーム３に回転可能に支持されており、各トーションバー５ａ，５ｂの他端部はリトラクターフレーム１に回転可能に支持されている。図１，２に示す例では、各トーションバー５ａ，５ｂの長手方向は、ベルトリール２の回転中心軸２ｂと平行（あるいはほぼ平行）であり、各トーションバー５ａ，５ｂの中心軸は、ベルトリール２の回転中心軸２ｂからずらされて配置されている。各トーションバー５ａ，５ｂの他端部付近には歯車（外歯車）６ａ，６ｂがそれぞれ配設されており、ベルトリール２の内周面にも歯車（内歯車）２ａが配設されている。トーションバー５ａの歯車６ａがベルトリール２の歯車２ａと噛み合うことで、トーションバー５ａとベルトリール２との間でトルク伝達を行うことが可能である。同様に、トーションバー５ｂの歯車６ｂがベルトリール２の歯車２ａと噛み合うことで、トーションバー５ｂとベルトリール２との間でトルク伝達を行うことが可能である。ベルトリール２が回転中心軸２ｂまわりに回転する（シートベルト４の引き出しまたは巻き取りが行われる）ときには、トーションバー５ａ，５ｂもその中心軸まわりに回転する。
各トーションバー５ａ，５ｂの一端部には、ロック歯車７ａ，７ｂがそれぞれ配設されている。リトラクターフレーム３には、ラチェット爪９ａ，９ｂがロック歯車７ａ，７ｂとそれぞれ対向して取り付けられている。ラチェット爪９ａは回転軸１９ａまわりに回動可能であり、ラチェット爪９ｂは回転軸１９ｂまわりに回動可能である。図３のロック歯車７ａ（７ｂ）及びラチェット爪９ａ（９ｂ）の部分の拡大図に示すように、ばね１４ａは、ラチェット爪９ａをロック歯車７ａ側へ移動させる方向の力を発生させている。同様に、ばね１４ｂは、ラチェット爪９ｂをロック歯車７ｂ側へ移動させる方向の力を発生させている。さらに、リトラクターフレーム３には、ベルトリール２の回転中心軸２ｂと平行方向に移動可能なロックピン８ａ，８ｂが取り付けられている。図４のロックピン８ａ（８ｂ）及びソレノイド１６ａ（１６ｂ）の部分の拡大図に示すように、ばね１５ａは、ロックピン８ａをリトラクターフレーム３の外側（図１，４の右側）へ突出させる方向の力（弾性力）を発生させており、ソレノイド１６ａは、その通電によって、ロックピン８ａをリトラクターフレーム３の内側（図１，４の左側）へ引っ込める方向の力（電磁力）を発生させることができる。同様に、ばね１５ｂは、ロックピン８ｂをリトラクターフレーム３の外側へ突出させる方向の弾性力を発生させており、ソレノイド１６ｂは、その通電によって、ロックピン８ｂをリトラクターフレーム３の内側へ引っ込める方向の電磁力を発生させることができる。
ソレノイド１６ａの通電が行われていない場合は、ロックピン８ａがリトラクターフレーム３の外側へ突出してラチェット爪９ａに当接しており、ラチェット爪９ａのロック歯車７ａ側への移動がロックピン８ａにより阻止されている。この場合は、ロック歯車７ａとラチェット爪９ａとの噛み合いが解除されており、トーションバー５ａの一端部はリトラクターフレーム３に拘束されない。一方、ソレノイド１６ａの通電が行われている場合は、ロックピン８ａがリトラクターフレーム３の内側へ引っ込んで、ラチェット爪９ａのロック歯車７ａ側への移動が許容される。この場合は、ロック歯車７ａとラチェット爪９ａとが噛み合うことで、トーションバー５ａの一端部（一部分）がリトラクターフレーム３に拘束される。同様に、ソレノイド１６ｂの通電が行われていない場合は、ロックピン８ｂがリトラクターフレーム３の外側へ突出してラチェット爪９ｂに当接しており、ラチェット爪９ｂのロック歯車７ｂ側への移動がロックピン８ｂにより阻止されている。この場合は、ロック歯車７ｂとラチェット爪９ｂとの噛み合いが解除されており、トーションバー５ｂの一端部はリトラクターフレーム３に拘束されない。一方、ソレノイド１６ｂの通電が行われている場合は、ロックピン８ｂがリトラクターフレーム３の内側へ引っ込んで、ラチェット爪９ｂのロック歯車７ｂ側への移動が許容される。この場合は、ロック歯車７ｂとラチェット爪９ｂとが噛み合うことで、トーションバー５ｂの一端部（一部分）がリトラクターフレーム３に拘束される。このように、ソレノイド１６ａ，１６ｂの通電を選択的に行うことで、各トーションバー５ａ，５ｂの一端部（一部分）をリトラクターフレーム３に選択的に拘束することが可能である。
通常時は、ソレノイド１６ａ，１６ｂの通電が行われず、トーションバー５ａ，５ｂの一端部がリトラクターフレーム３に拘束されない。このときは、ベルトリール２の回転（シートベルト４の引き出し及び巻き取り）が許容される。一方、車両が衝突した場合等、乗員に作用する車両前方の慣性力によってシートベルト４が引き出される場合は、ソレノイド１６ａ，１６ｂの少なくとも一方の通電が行われることで、トーションバー５ａ，５ｂの少なくとも一方の一端部がリトラクターフレーム３に拘束される。例えば、ソレノイド１６ａ，１６ｂの両方に通電してトーションバー５ａ，５ｂの両方の一端部をリトラクターフレーム３に拘束したときは、シートベルト４の引き出し（ベルトリール２の回転）に伴ってトーションバー５ａ，５ｂの両方が捩られて弾性変形を起こす。その後、シートベルト４の張力が所定の荷重に達してベルトリール２に加わるトルクが所定値を超えると、トーションバー５ａ，５ｂが塑性変形による捩り変形を起こし、この捩り変形に応じた分、ベルトリール２の回転が許容されることで、シートベルト４の引き出し荷重、つまりシートベルト４による乗員拘束力が制限される。一方、ソレノイド１６ａのみに通電してトーションバー５ａのみの一端部をリトラクターフレーム３に拘束したときは、ベルトリール２の回転に伴ってトーションバー５ａのみが捩り変形（塑性変形）を起こし、この捩り変形に応じた分、ベルトリール２の回転が許容されることで、シートベルト４による乗員拘束力が制限される。乗員に作用する慣性力が等しい条件で比較すると、ソレノイド１６ａのみに通電したときのトーションバー５ａの捩り変形量（シートベルト４の引き出し許容量）は、ソレノイド１６ａ，１６ｂの両方に通電したときのトーションバー５ａ，５ｂの捩り変形量（シートベルト４の引き出し許容量）よりも大きくなる。そのため、ソレノイド１６ａのみに通電したときのシートベルト４による乗員拘束力の制限値は、ソレノイド１６ａ，１６ｂの両方に通電したときの乗員拘束力の制限値よりも小さくなる。したがって、ソレノイド１６ａ，１６ｂの通電の選択（一端部をリトラクターフレーム３に拘束するトーションバー５ａ，５ｂの選択）を変えることで、シートベルト４による乗員拘束力（シートベルト４の引き出し荷重）の制限値を変化させることができる。
さらに、ソレノイド１６ａのみに通電したときとソレノイド１６ｂのみに通電したときとで、シートベルト４による乗員拘束力の制限値を異ならせるために、トーションバー５ａの捩り特性（捩り剛性）をトーションバー５ｂの捩り特性（捩り剛性）と異ならせる。例えばトーションバー５ａの外径をトーションバー５ｂの外径と異ならせる等、トーションバー５ａの断面形状をトーションバー５ｂの断面形状と異ならせることで、トーションバー５ａの捩り剛性をトーションバー５ｂの捩り剛性と異ならせることができる。また、トーションバー５ａの材質をトーションバー５ｂの材質と異ならせることによっても、トーションバー５ａの捩り剛性をトーションバー５ｂの捩り剛性と異ならせることができる。例えばトーションバー５ｂの捩り剛性がトーションバー５ａの捩り剛性よりも低い場合は、乗員に作用する慣性力が等しい条件で比較すると、ソレノイド１６ｂのみに通電したときのトーションバー５ｂの捩り変形量が、ソレノイド１６ａのみに通電したときのトーションバー５ａの捩り変形量よりも大きくなる。そのため、ソレノイド１６ｂのみに通電したときのシートベルト４による乗員拘束力の制限値は、ソレノイド１６ａのみに通電したときの乗員拘束力の制限値よりも小さくなる。したがって、一端部をリトラクターフレーム３に拘束するトーションバーを２本のトーションバー５ａ，５ｂの中から選択する場合は、トーションバー５ａのみの一端部を拘束するときとトーションバー５ａのみの一端部を拘束するときとトーションバー５ａ，５ｂの両方の一端部を拘束するときとで、シートベルト４による乗員拘束力の制限値をそれぞれ異ならせることができ、乗員拘束力の制限値を２2−１＝３通りに変化させることができる。なお、一本のトーションバー（例えばトーションバー５ａ）にほとんど捩り変形が生じないようにトーションバーの捩り剛性を設定することもできる。
本実施形態では、ソレノイド１６ａ，１６ｂの通電の選択（一端部をリトラクターフレーム３に拘束するトーションバー５ａ，５ｂの選択）は、図５に示す構成の制御装置５０によって行われる。以下、制御装置５０の構成例について図５を用いて説明する。以下の説明では、トーションバー５ｂの捩り剛性がトーションバー５ａの捩り剛性よりも低い例について説明する。
乗員耐性推定部５２は、車両の衝突に対する乗員の耐性を推定する。ここでは、例えば乗員の身長、体重、年齢、性別、及び骨密度等を含む乗員の衝突耐性に関連する情報をＩＣカードに予め記憶しておき、ＩＣカードから読み取った情報に基づいて乗員の耐性を推定することができる。あるいは、乗員によって入力された乗員の衝突耐性に関連する情報を制御装置５０内の記憶装置に予め記憶しておき、この記憶した情報に基づいて乗員の耐性を推定することもできる。乗員着座姿勢取得部５４は、例えばシート位置センサ５６により検出されたシート位置とシート傾斜角度センサ５８により検出されたシート傾斜角度とに基づいて乗員の着座姿勢を取得する。衝突検知部６０は、例えば加速度センサ６２により検出された車両加速度に基づいて車両の衝突を検知する。衝突検知部６０により車両の衝突が検知された場合は、図示しないプリテンショナーによってシートベルト４を巻き取ることで乗員の初期拘束を行う。さらに、図示しないベルトロック機構によってシートベルト４がクランプされてロックされる。これによって、衝突時に乗員がシートベルト荷重により拘束される。
乗員拘束力制御部６４は、衝突検知部６０により車両の衝突が検知された場合に、ソレノイド１６ａ，１６ｂの少なくとも１つ以上に通電することで、シートベルト４による乗員拘束力（シートベルト４の引き出し荷重）を制限する。さらに、乗員拘束力制御部６４は、乗員耐性推定部５２で推定された乗員の耐性と乗員着座姿勢取得部５４で取得された乗員の着座姿勢とに基づいて、通電するソレノイド１６ａ，１６ｂを選択して一端部をリトラクターフレーム３に拘束するトーションバー５ａ，５ｂを選択することで、シートベルト４による乗員拘束力の制限値を制御する。例えば、推定された乗員の衝突耐性が高齢者層レベルの衝突耐性である場合は、乗員拘束力制御部６４は、ソレノイド１６ｂのみに通電してトーションバー５ｂのみの一端部を拘束することで、シートベルト４による乗員拘束力の制限値を低く設定する。また、推定された乗員の衝突耐性が若年層レベルの衝突耐性である場合は、乗員拘束力制御部６４は、ソレノイド１６ａ，１６ｂの両方に通電してトーションバー５ａ，５ｂの両方の一端部を拘束することで、シートベルト４による乗員拘束力の制限値を高く設定する。
以上説明した本実施形態では、一端部（一部分）をリトラクターフレーム３に拘束するトーションバー５ａ，５ｂの選択を変えることで、シートベルト４による乗員拘束力の制限値を３段階に変化させることができるので、乗員拘束力の制限値を多段階に変化させるためのトーションバー５ａ，５ｂの構成を簡略化することができる。したがって、構成の大型化を招くことなく、乗員拘束力の制限値を多段階に変化させることができる。その結果、車両の衝突時に、乗員の衝突耐性や着座姿勢に応じて、シートベルト４によって乗員をより適切に拘束することができる。
なお、特許文献２においては、スプール（ベルトリール）の中心部に第１トーションバーが、スプールの外側に第２トーションバーがそれぞれ設けられおり、第１トーションバーと第２トーションバーとが歯車を介して噛み合っている。そして、第２トーションバーの中央部（一部分）を拘束するロック機構を作動させるか否かを切り替えることで、シートベルトによる乗員拘束力の制限値を変化させている。さらに、特許文献２において、シートベルトによる乗員拘束力の制限値を多段階に変化させるためには、第２トーションバーの一部分を拘束するためのロック機構を多数設け、第２トーションバーの歯車とロック機構との距離ηを各ロック機構毎に異ならせる必要がある。しかし、特許文献２において、乗員拘束力の制限値を増大させる場合は、距離ηを短く設定することになるが、その場合は、距離ηが短くなることにより、第２トーションバーが捩り切れて破断しやすくなる。そのため、乗員拘束力の制限値を設定する際の自由度が少ない。これに対して本実施形態では、各トーションバー５ａ，５ｂの捩り特性（捩り剛性）を設定する際の自由度が高く、シートベルト４による乗員拘束力の制限値を設定する際の自由度も高い。
また、特許文献２においては、第２トーションバーがスプールの外側に設けられており、第２トーションバーの中央部を拘束するために第２トーションバーの中央部にラチェット爪が取り付けられているため、スプールに巻き付けられたシートベルトと第２トーションバーのラチェット爪とが干渉する可能性がある。これに対して本実施形態では、トーションバー５ａ，５ｂがベルトリール２の内側に配置されているため、シートベルト４とロック歯車７ａ，７ｂとの干渉を防止することができる。
また、本実施形態では、各トーションバー５ａ，５ｂの中心軸がベルトリール２の回転中心軸２ｂからずらされて配置されている。そのため、トーションバーの中心軸がベルトリール２の回転中心軸２ｂと一致する場合と比較して、各トーションバー５ａ，５ｂのモーメントアームを小さくすることができ、乗員拘束力を制限する際に各トーションバー５ａ，５ｂが受けるトルクを小さくすることができる。したがって、トーションバー５ａ，５ｂの重量を低減することができる。
また、本実施形態では、リトラクターフレーム１，３がベルトリール２を回転中心軸２ｂまわりに回転可能に支持している。そのため、トーションバー５ａ，５ｂが捩り切れて破断したときでも、ベルトリール２がリトラクターフレーム１，３から脱落することなく、ベルトリール２が不安定となるのを防止することができる。
また、本実施形態では、乗員拘束力制御部６４は、車両の衝突が検知された後に（車両の衝突過程において）、シートベルト４による乗員拘束力の制限値を変化させることもできる。例えば、図示しないセンサにより検出されたシートベルト４の張力に基づいて、通電するソレノイド１６ａ，１６ｂ（一端部を拘束するトーションバー５ａ，５ｂ）の選択を変更することで、乗員拘束力の制限値を変化（増大）させることができる。また、車両の衝突過程における乗員の移動量に基づいて、一端部を拘束するトーションバー５ａ，５ｂの選択を変更することもできる。さらに、乗員の移動量に代えて、または乗員の移動量に加えて、車両の衝突過程における乗員の移動速度を用いることもできる。これによって、車両の衝突状況に応じて、シートベルト４によって乗員をより適切に拘束することができる。なお、ここでの乗員の移動量（移動速度）については、例えば図示しない車載カメラで乗員を撮影することにより得られた画像データ（動画データ）に基づいて検出することができる。
以上の実施形態１の説明では、トーションバー５ａの捩り剛性をトーションバー５ｂの捩り剛性と異ならせることにより、ソレノイド１６ａのみに通電したときとソレノイド１６ｂのみに通電したときとで、シートベルト４による乗員拘束力の制限値を異ならせるものとした。ただし、本実施形態では、歯車６ａとロック歯車７ａとの距離を、歯車６ｂとロック歯車７ｂとの距離と異ならせることもできる。つまり、トーションバー５ａにおけるベルトリール２に対しトルク伝達を行う部分とリトラクターフレーム３に拘束される部分との距離を、トーションバー５ｂにおけるベルトリール２に対しトルク伝達を行う部分とリトラクターフレーム３に拘束される部分との距離と異ならせることもできる。また、本実施形態では、トーションバー５ａの中心軸とベルトリール２の回転中心軸２ｂとの距離を、トーションバー５ｂの中心軸とベルトリール２の回転中心軸２ｂとの距離と異ならせることもできる。これらの構成によっても、ソレノイド１６ａのみに通電したときとソレノイド１６ｂのみに通電したときとで、シートベルト４による乗員拘束力の制限値を異ならせることができる。
また、本実施形態では、捩り変形可能で且つベルトリール２に対しトルク伝達を行うことが可能なトーションバーを３本以上設けることもできる。図６は、３本のトーションバー５ａ，５ｂ，５ｃを配設した例を示している。トーションバー５ａ，５ｂと同様に、トーションバー５ｃも、例えば歯車同士の噛み合いにより、ベルトリール２に対しトルク伝達を行うことができる。各トーションバー５ａ，５ｂ，５ｃの捩り剛性は、それぞれ異なる値に設定されている。ロック歯車７ｃ、ラチェット爪９ｃ、及びロックピン８ｃは、トーションバー５ｃに対応して設けられており、ロック歯車７ａ，７ｂ、ラチェット爪９ａ，９ｂ、及びロックピン８ａ，８ｂとそれぞれ同様の構成である。つまり、ロック歯車７ｃとラチェット爪９ｃとが噛み合うことで、トーションバー５ｃの一端部（一部分）がリトラクターフレーム３に拘束される。図６に示す３本のトーションバー５ａ，５ｂ，５ｃを配設した構成例では、一端部をリトラクターフレーム３に拘束するトーションバー５ａ，５ｂ，５ｃの選択を変えることで、シートベルト４による乗員拘束力の制限値を２3−１＝７通りに変化させることができる。このように、Ｎ本（Ｎは２以上の整数）のトーションバーを配設した場合は、一端部（一部分）をリトラクターフレーム３に拘束するトーションバーの選択を変えることで、シートベルト４による乗員拘束力の制限値を２N−１通りに変化させることができる。したがって、トーションバーの本数を増やすことで、乗員拘束力の制限値をより多段階に変化させることができる。
「実施形態２」
図７〜１１は、本発明の実施形態２に係る車両の乗員保護装置の概略構成を示す図であり、シートベルトリトラクタの概略構成を示す。図７はベルトリール（ボビン）１０２の中心軸１０２ｂと直交する方向から見た全体の概略構成を示し、図８は図７のＡ方向から見たトーションバー１０５の概略構成を示し、図９は図７のＢ方向から見たベルトリール１０２及びトーションバー１０５（伝動板１２５）の概略構成を示し、図１０は図７のＣ方向から見たベルトリール１０２（拘束板１１１）の概略構成を示し、図１１は図７のＣ方向から見たトーションバー１０５（拘束板１０７）の概略構成を示す。乗員を拘束するためのシートベルト１０４は、ベルトリール１０２の外周部に巻回されている。ベルトリール１０２は、ベアリング１１２を介してリトラクターフレーム１０１に取り付けられていることで、その中心軸（以下、回転中心軸とする）１０２ｂまわりに回転可能にリトラクターフレーム１０１に支持されている。リトラクターフレーム１０１の回転は拘束されている。ベルトリール１０２が回転中心軸１０２ｂまわりに回転することで、シートベルト１０４の引き出しまたは巻き取りが行われる。
ベルトリール１０２の回転軸方向に関する一端部には、拘束板１１１が配設されている。図１０に示すように、拘束板１１１の外周面には、複数の窪み部１１１ａが拘束板１１１の周方向に沿って並んで形成されている。可動軸１２９は、ベルトリール１０２の径方向（あるいはほぼ径方向）に沿って移動可能にリトラクターフレーム１０１に支持されており、可動軸１２９には、せん断ピン１２８が拘束板１１１の外周面と対向して取り付けられている。せん断ピン１２８が拘束板１１１側（ベルトリール１０２の径方向内側、図１０のＰの位置）へ移動すると、せん断ピン１２８が拘束板１１１の窪み部１１１ａに嵌ることで拘束板１１１と噛み合う（係合する）。これによって、ベルトリール１０２の回転を拘束することができる。ベルトリール１０２の回転をせん断ピン１２８により拘束する際には、ベルトリール１０２に加わるトルクをせん断ピン１２８が受けることで、せん断ピン１２８にはベルトリール１０２の周方向のせん断力が作用する。
アクチュエータ１３２は、可動軸１２９（せん断ピン１２８）をベルトリール１０２の径方向内側へ移動させるための力を発生させることができる。一方、ばね１２７は、せん断ピン１２８をベルトリール１０２の径方向外側へ移動させるための力（弾性力）を発生させている。ベルトリール１０２の径方向に関するせん断ピン１２８の位置は、アクチュエータ１３２によるベルトリール１０２の径方向内側への力とばね１２７によるベルトリール１０２の径方向外側への力との釣り合いに応じて決まる。そのため、アクチュエータ１３２で発生させる力を連続的に変化させることで、せん断ピン１２８をベルトリール１０２の径方向（せん断ピン１２８へのせん断力の作用方向と垂直方向）に沿って無段階に移動させることができる。図１２，１３に示すように、せん断ピン１２８の移動方向（ベルトリール１０２の径方向）と垂直な断面の面積は、ベルトリール１０２の径方向内側から径方向外側へ向かうにつれて徐々に変化（増大）している。そのため、アクチュエータ１３２によりせん断ピン１２８をその移動方向に沿って連続的に移動させることで、せん断ピン１２８がせん断力を受けるときのせん断面積（せん断力を受ける部分の断面積）を、せん断ピン１２８の移動方向に関する位置に応じて連続的に変化させることができる。せん断ピン１２８は、そのせん断面積に応じた値を超えるせん断力が作用したときに破断するため、ベルトリール１０２がせん断ピン１２８を破断させるために必要なせん断力も、せん断ピン１２８の移動方向に関する位置に応じて連続的に変化する。図７，１０に示す例では、ベルトリール１０２の径方向に関するせん断ピン１２８の位置が内側であるほど、せん断ピン１２８のせん断面積が増大し、ベルトリール１０２がせん断ピン１２８を破断させるために必要なせん断力も増大する。例えば、せん断ピン１２８の位置が図１２のＰ１，Ｐ２，Ｐ３の位置である場合で比較すると、図１３に示すように、せん断ピン１２８が位置Ｐ１にあるときにせん断面積が最も大きく、せん断ピン１２８が位置Ｐ３にあるときにせん断面積が最も小さい。
捩り変形可能なトーションバー（捩れ棒）１０５は、ベアリング１１３を介してリトラクターフレーム１０１に取り付けられていることで、その中心軸まわりに回転可能にリトラクターフレーム１０１に支持されている。図７，９に示す例では、トーションバー１０５の長手方向は、ベルトリール１０２の回転中心軸１０２ｂと平行（あるいはほぼ平行）であり、さらに、トーションバー１０５の中心軸は、ベルトリール１０２の回転中心軸１０２ｂと一致している。トーションバー１０５の軸心部には、トーションバー１０５の長手方向に沿って移動可能な可動軸１３４が配設されており、可動軸１３４には、伝動板１２５がトーションバー１０５の径方向外側へ突出して取り付けられている。つまり、伝動板１２５は、可動軸１３４を介してトーションバー１０５にその長手方向に沿って移動可能に支持されている。
一方、ベルトリール１０２の内周部には、図７，９に示すように、伝動板１２５を挟む係合部１０２ｃがベルトリール１０２の径方向内側へ突出して配設されている。ベルトリール１０２の径方向に関する係合部１０２ｃの長さ（突出長さ）は、ベルトリール１０２の回転中心軸方向（トーションバー１０５の長手方向）に関する位置に応じて連続的に変化している。図７に示す例では、係合部１０２ｃの突出長さが、トーションバー１０５の一端部側（図７の右側）から他端部側（図７の左側）へ向かうにつれて徐々に減少している。伝動板１２５は、ベルトリール１０２の係合部１０２ｃと係合（当接）していることで、ベルトリール１０２とトーションバー１０５との間でトルク伝達を行うことが可能である。ベルトリール１０２が回転中心軸１０２ｂまわりに回転する（シートベルト１０４の引き出しまたは巻き取りが行われる）ときには、トーションバー１０５もその中心軸まわりに回転し、可動軸１３４及び伝動板１２５もトーションバー１０５とともに回転する。
アクチュエータ１２４は、可動軸１３４（伝動板１２５）をトーションバー１０５の一端部側へ移動させるための力を発生させることができる。一方、ばね１３３は、伝動板１２５をトーションバー１０５の他端部側へ移動させるための力（弾性力）を発生させている。トーションバー１０５の長手方向に関する伝動板１２５の位置は、アクチュエータ１２４によるトーションバー１０５の一端部側への力とばね１３３によるトーションバー１０５の他端部側への力との釣り合いに応じて決まる。そのため、アクチュエータ１２４で発生させる力を連続的に変化させることで、伝動板１２５をトーションバー１０５の長手方向に沿って無段階に移動させることができる。伝動板１２５がトーションバー１０５の長手方向に沿って連続的に移動すると、係合部１０２ｃと伝動板１２５との係合箇所（当接箇所）もトーションバー１０５の長手方向に沿って無段階に変化する。さらに、係合部１０２ｃの突出長さは、トーションバー１０５の長手方向に関する位置に応じて連続的に変化するため、伝動板１２５がトーションバー１０５の長手方向に沿って連続的に移動すると、係合部１０２ｃ（ベルトリール１０２）と伝動板１２５との係合箇所がトーションバー１０５の径方向に沿って無段階に変化する。図７に示す例では、係合部１０２ｃの突出長さがトーションバー１０５の一端部側から他端部側へ向かうにつれて徐々に減少するため、伝動板１２５がトーションバー１０５の一端部側へ移動すると、係合部１０２ｃと伝動板１２５との係合箇所がトーションバー１０５の径方向内側へ変化する。一方、伝動板１２５がトーションバー１０５の他端部側へ移動すると、係合部１０２ｃと伝動板１２５との係合箇所がトーションバー１０５の径方向外側へ変化する。
トーションバー１０５の一端部には、拘束板１０７が配設されている。図１１に示すように、拘束板１０７の外周面には、複数の窪み部１０７ａが拘束板１０７の周方向に沿って並んで形成されている。リトラクターフレーム１０１には、回転軸１１９まわりに回動可能な係止ピン（ラチェット爪）１０９が拘束板１０７の外周面と対向して取り付けられている。ばね１１４は、係止ピン１０９を拘束板１０７側（トーションバー１０５の径方向内側）へ移動させる方向の力を発生させている。一方、係止ピン１０９の拘束板１０７側への移動は、図示しない係止装置により拘束されている。
アクチュエータ１３２がせん断ピン１２８を拘束板１１１側へ移動させて拘束板１１１と係合させるのと連動して、係止装置による係止ピン１０９の拘束が解除される。これによって、係止ピン１０９の拘束板１０７側への移動が許容される。図１１の破線に示すように、係止ピン１０９が拘束板１０７側へ移動して拘束板１０７の窪み部１０７ａに嵌ると、係止ピン１０９と拘束板１０７とが噛み合う（係合する）。これによって、トーションバー１０５の一端部（一部分）をリトラクターフレーム１０１に拘束することができる。
通常時は、アクチュエータ１３２によるせん断ピン１２８の駆動は行われず、せん断ピン１２８は拘束板１１１と係合しない位置にある。さらに、係止ピン１０９の拘束板１０７側への移動が係止装置により拘束されていることで、係止ピン１０９も拘束板１０７と係合しない位置にある。このときは、ベルトリール１０２の回転（シートベルト１０４の引き出し及び巻き取り）が許容される。一方、車両が衝突する場合等、乗員に作用する車両前方の慣性力によってシートベルト１０４が引き出される場合は、アクチュエータ１３２によりせん断ピン１２８を拘束板１１１側へ移動させることで、せん断ピン１２８と拘束板１１１とを係合する。これによって、せん断ピン１２８が破断するまでベルトリール１０２の回転を一時的に拘束することができ、乗員をシートベルト１０４により拘束することができる。その際に、ベルトリール１０２に加わるトルクによってせん断ピン１２８に作用するせん断力が増大して、せん断ピン１２８のせん断面積に応じた値を超えると、せん断ピン１２８が破断する。シートベルト１０４の引き出し荷重の最大値、つまりシートベルト１０４による乗員拘束力の最大値は、せん断ピン１２８が破断するときのせん断力に応じて決まる。そのため、アクチュエータ１３２によりせん断ピン１２８をせん断力の作用方向と垂直方向（あるいはほぼ垂直方向）に沿って移動させて、せん断ピン１２８のせん断面積を連続的に変化させる、つまりベルトリール１０２がせん断ピン１２８を破断させるために必要なせん断力を連続的に変化させることで、シートベルト１０４による乗員拘束力（シートベルト１０４の引き出し荷重）の最大値を連続的に変化させることができる。例えば、せん断ピン１２８の位置が図１２のＰ１，Ｐ２，Ｐ３の位置である場合で比較すると、せん断ピン１２８が位置Ｐ１にあるときに乗員拘束力の最大値が最も大きく、せん断ピン１２８が位置Ｐ３にあるときに乗員拘束力の最大値が最も小さい。
せん断ピン１２８の破断後は、図１１の破線に示すように係止ピン１０９と拘束板１０７とが係合することで、トーションバー１０５の一端部がリトラクターフレーム１０１に拘束される。トーションバー１０５の一端部の拘束後は、実施形態１と同様に、ベルトリール１０２の回転に伴ってトーションバー１０５が捩り変形（塑性変形）を起こし、この捩り変形に応じた分、ベルトリール１０２の回転が許容されることで、シートベルト１０４による乗員拘束力が制限される。その際に、アクチュエータ１２４により伝動板１２５をトーションバー１０５の長手方向に沿って連続的に移動させると、トーションバー１０５の一端部（リトラクターフレーム１０１に拘束された部分）とベルトリール１０２及び伝動板１２５の係合箇所との距離が無段階に変化する。これによって、シートベルト１０４の引き出し許容量を無段階に変化させることができ、シートベルト１０４による乗員拘束力の制限値を無段階に変化させることができる。例えば、伝動板１２５をトーションバー１０５の一端部側へ移動させると、トーションバー１０５の一端部に対するベルトリール１０２及び伝動板１２５の係合箇所の距離が短くなることで、シートベルト１０４の引き出し許容量が小さく設定され、乗員拘束力の制限値が増大する。
さらに、せん断ピン１２８の破断後にシートベルト１０４による乗員拘束力を制限する際に、伝動板１２５をトーションバー１０５の長手方向に沿って連続的に移動させると、トーションバー１０５の中心軸とベルトリール１０２及び伝動板１２５の係合箇所との距離も無段階に変化する。これによっても、シートベルト１０４の引き出し許容量を無段階に変化させることができ、シートベルト１０４による乗員拘束力の制限値を無段階に変化させることができる。例えば、伝動板１２５をトーションバー１０５の一端部側へ移動させると、トーションバー１０５の中心軸に対するベルトリール１０２及び伝動板１２５の係合箇所の距離が短くなることで、シートベルト１０４の引き出し許容量が小さく設定され、乗員拘束力の制限値が増大する。
本実施形態では、車両衝突時におけるシートベルト１０４による乗員拘束力（シートベルト１０４の引き出し荷重）は、シートベルト１０４の引き出し量（伸び）に応じて、例えば図１４に示すように変化する。図１４において、ｘは乗員拘束力の最大値を表し、ｙは乗員拘束力の制限値を表す。本実施形態では、アクチュエータ１３２の駆動制御により図１４におけるｘの値を無段階に変化させることができ、アクチュエータ１２４の駆動制御により図１４におけるｙの値を無段階に変化させることができる。
本実施形態では、アクチュエータ１２４，１３２の駆動制御は、図１５に示す構成の制御装置１５０によって行われる。以下、制御装置１５０の構成例について図１５を用いて説明する。
図１５において、乗員耐性推定部５２、乗員着座姿勢取得部５４、シート位置センサ５６、シート傾斜角度センサ５８、衝突検知部６０、及び加速度センサ６２の構成は、実施形態１と同様である。乗員拘束力制御部１６４は、衝突検知部６０により車両の衝突が検知された場合に、乗員耐性推定部５２で推定された乗員の耐性と乗員着座姿勢取得部５４で取得された乗員の着座姿勢とに基づいて、アクチュエータ１３２の駆動制御によりせん断ピン１２８の位置（せん断面積）を制御することで、シートベルト１０４による乗員拘束力の最大値を制御する。さらに、乗員拘束力制御部１６４は、衝突検知部６０により車両の衝突が検知された場合に、乗員の耐性と着座姿勢とに基づいて、アクチュエータ１２４の駆動制御によりトーションバー２０５の長手方向に関する伝動板１２５の位置を制御することで、シートベルト１０４による乗員拘束力の制限値を制御する。例えば、推定された乗員の衝突耐性が高齢者層レベルの衝突耐性である場合は、乗員拘束力制御部１６４は、せん断ピン１２８の位置を図１２のＰ３の位置に制御してせん断ピン１２８のせん断面積を小さく設定することで、乗員拘束力の最大値を低く設定する。さらに、トーションバー１０５の一端部とベルトリール１０２及び伝動板１２５の係合箇所との距離を長く設定することで、乗員拘束力の制限値を低く設定する。また、推定された乗員の衝突耐性が若年層レベルの衝突耐性である場合は、乗員拘束力制御部１６４は、せん断ピン１２８の位置を図１２のＰ１の位置に制御してせん断ピン１２８のせん断面積を大きく設定することで、乗員拘束力の最大値を高く設定する。さらに、トーションバー１０５の一端部とベルトリール１０２及び伝動板１２５の係合箇所との距離を短く設定することで、乗員拘束力の制限値を高く設定する。
以上説明した本実施形態では、シートベルト１０４による乗員拘束力を制限する際に、トーションバー１０５の一端部とベルトリール１０２及び伝動板１２５の係合箇所との距離を連続的に変化させることで、乗員拘束力の制限値を無段階に変化させることができるので、トーションバー１０５の構成の複雑化を招くことなく、乗員拘束力の制限値を無段階に変化させることができる。したがって、構成の大型化を招くことなく、乗員拘束力の制限値を無段階に変化させることができる。その結果、車両の衝突時に、乗員の衝突耐性や着座姿勢に応じて、シートベルト１０４によって乗員をより適切に拘束することができる。
さらに、本実施形態では、トーションバー１０５の一端部とベルトリール１０２及び伝動板１２５の係合箇所との距離を連続的に変化させながら、トーションバー１０５の中心軸とベルトリール１０２及び伝動板１２５の係合箇所との距離も無段階に変化させることができる。したがって、構成の大型化を招くことなく、乗員拘束力の制限値の可変範囲を増大させることができ、乗員拘束力の制限値を変化させる際の自由度を高めることができる。
また、本実施形態では、せん断ピン１２８のせん断面積を連続的に変化させることで、シートベルト１０４による乗員拘束力の最大値を無段階に変化させることができる。したがって、構成の大型化を招くことなく、乗員拘束力の最大値を無段階に変化させることができる。その結果、車両の衝突時に、シートベルト１０４によって乗員をより適切に拘束することができる。
また、本実施形態では、乗員拘束力制御部１６４は、車両の衝突が検知された後に（車両の衝突過程において）、シートベルト１０４による乗員拘束力の最大値及び制限値を変化させることもできる。例えば、図示しないセンサにより検出されたシートベルト４の張力に基づいて、せん断ピン１２８の位置（せん断面積）及び伝動板１２５の位置を制御することで、乗員拘束力の最大値及び制限値をそれぞれ変化させることができる。また、車両の衝突過程における乗員の移動量（あるいは移動速度）に基づいて、せん断ピン１２８の位置及び伝動板１２５の位置をそれぞれ制御することもできる。これによって、車両の衝突状況に応じて、シートベルト１０４によって乗員をより適切に拘束することができる。
「実施形態３」
図１６，１７は、本発明の実施形態３に係る車両の乗員保護装置の概略構成を示す図であり、シートベルトリトラクタの概略構成を示す。図１６はベルトリール（ボビン）２０２の中心軸２０２ｂと直交する方向から見た全体の概略構成を示し、図１７はベルトリール２０２の中心軸方向から見たトーションバー２０５（拘束板２０７）の概略構成を示す。乗員を拘束するためのシートベルト２０４は、ベルトリール２０２の外周部に巻回されている。ベルトリール２０２は、その中心軸（以下、回転中心軸とする）２０２ｂまわりに回転可能にリトラクターフレーム（図１６，１７では図示を省略）に支持されている。リトラクターフレームの回転は拘束されている。ベルトリール２０２が回転中心軸２０２ｂまわりに回転することで、シートベルト２０４の引き出しまたは巻き取りが行われる。
捩り変形可能なトーションバー（捩れ棒）２０５は、その中心軸まわりに回転可能にリトラクターフレームに支持されている。図１６に示す例では、トーションバー２０５の長手方向は、ベルトリール２０２の回転中心軸２０２ｂと平行（あるいはほぼ平行）であり、さらに、トーションバー２０５の中心軸は、ベルトリール２０２の回転中心軸２０２ｂと一致している。トーションバー２０５の軸心部には、トーションバー２０５の長手方向に沿って移動可能な開広棒２３４が配設されており、開広棒２３４には、展開棒２３７を介して伝動棒２２５が連結されている。展開棒２３７は、トーションバー２０５の長手方向に沿った開広棒２３４の運動を、トーションバー２０５の径方向に沿った伝動棒２２５の運動に変換する。そのため、開広棒２３４がトーションバー２０５の長手方向に沿って移動すると、伝動棒２２５がトーションバー２０５の径方向に移動する。つまり、伝動棒２２５は、展開棒２３７を介してトーションバー２０５にその径方向に沿って移動可能に支持されている。
一方、ベルトリール２０２には係合板２０２ｃが配設されている。係合板２０２ｃには長穴２０２ｄが形成されており、長穴２０２ｄの長手方向は、トーションバー２０５の径方向と一致している。伝動棒２２５は、係合板２０２ｃの長穴２０２ｄに嵌っていることで、係合板２０２ｃと係合（当接）している。これによって、ベルトリール２０２とトーションバー２０５との間でトルク伝達を行うことが可能である。ベルトリール２０２が回転中心軸２０２ｂまわりに回転する（シートベルト２０４の引き出しまたは巻き取りが行われる）ときには、トーションバー２０５もその中心軸まわりに回転し、開広棒２３４、展開棒２３７、及び伝動棒２２５もトーションバー２０５とともに回転する。
トーションバー２０５の一端部には、拘束板２０７が配設されている。拘束板２０７は、図示しない拘束装置によりリトラクターフレームに拘束可能である。拘束板２０７には長穴２０７ｄが形成されており、長穴２０７ｄの長手方向は、トーションバー２０５の径方向と一致している。伝動棒２２５は、拘束板２０７の長穴２０７ｄに嵌っていることで、拘束板２０７と係合（当接）している。図示しないアクチュエータにより開広棒２３４をトーションバー２０５の長手方向に沿って連続的に移動させて、伝動棒２２５を係合板２０２ｃの長穴２０２ｄ及び拘束板２０７の長穴２０７ｄ（トーションバー２０５の径方向）に沿って連続的に移動させると、係合板２０２ｃ（ベルトリール２０２）と伝動棒２２５との係合箇所（当接箇所）がトーションバー２０５の径方向に無段階に変化する。
通常時は、拘束装置による拘束板２０７の拘束は行われず、トーションバー２０５の一端部がリトラクターフレームに拘束されない。このときは、ベルトリール２０２の回転（シートベルト２０４の引き出し及び巻き取り）が許容される。一方、車両が衝突する場合等、乗員に作用する車両前方の慣性力によってシートベルト２０４が引き出される場合は、拘束装置による拘束板２０７の拘束が行われることで、トーションバー２０５の一端部（一部分）がリトラクターフレームに拘束される。トーションバー２０５の一端部の拘束後は、実施形態１，２と同様に、ベルトリール２０２の回転に伴ってトーションバー２０５が捩り変形（塑性変形）を起こし、この捩り変形に応じた分、ベルトリール２０２の回転が許容されることで、シートベルト２０４による乗員拘束力が制限される。その際に、アクチュエータにより伝動棒２２５をトーションバー２０５の径方向に沿って連続的に移動させると、トーションバー２０５の中心軸とベルトリール２０２及び伝動棒２２５の係合箇所との距離が無段階に変化する。これによって、シートベルト２０４の引き出し許容量を無段階に変化させることができ、シートベルト２０４による乗員拘束力の制限値を無段階に変化させることができる。例えば、伝動棒２２５をトーションバー２０５の径方向内側へ移動させると、トーションバー２０５の中心軸に対するベルトリール２０２及び伝動棒２２５の係合箇所の距離が短くなることで、シートベルト２０４の引き出し許容量が小さく設定され、乗員拘束力の制限値が増大する。
本実施形態では、拘束装置及びアクチュエータの駆動制御は、図１８に示す構成の制御装置２５０によって行われる。以下、制御装置２５０の構成例について図１８を用いて説明する。
図１８において、乗員耐性推定部５２、乗員着座姿勢取得部５４、シート位置センサ５６、シート傾斜角度センサ５８、衝突検知部６０、及び加速度センサ６２の構成は、実施形態１，２と同様である。乗員拘束力制御部２６４は、衝突検知部６０により車両の衝突が検知された場合に、拘束装置の駆動制御により拘束板２０７の回転を拘束する。さらに、乗員拘束力制御部２６４は、乗員耐性推定部５２で推定された乗員の耐性と乗員着座姿勢取得部５４で取得された乗員の着座姿勢とに基づいて、アクチュエータの駆動制御によりトーションバー２０５の径方向に関する伝動棒２２５の位置を制御することで、シートベルト２０４による乗員拘束力の制限値を制御する。例えば、推定された乗員の衝突耐性が高齢者層レベルの衝突耐性である場合は、乗員拘束力制御部２６４は、トーションバー２０５の中心軸とベルトリール２０２及び伝動棒２２５の係合箇所との距離を長く設定することで、乗員拘束力の制限値を低く設定する。また、推定された乗員の衝突耐性が若年層レベルの衝突耐性である場合は、乗員拘束力制御部２６４は、トーションバー２０５の中心軸とベルトリール２０２及び伝動棒２２５の係合箇所との距離を短く設定することで、乗員拘束力の制限値を高く設定する。
以上説明した本実施形態では、シートベルト２０４による乗員拘束力を制限する際に、トーションバー２０５の中心軸とベルトリール２０２及び伝動棒２２５の係合箇所との距離を連続的に変化させることで、乗員拘束力の制限値を無段階に変化させることができるので、トーションバー２０５の構成の複雑化を招くことなく、乗員拘束力の制限値を無段階に変化させることができる。したがって、構成の大型化を招くことなく、乗員拘束力の制限値を無段階に変化させることができる。その結果、車両の衝突時に、乗員の衝突耐性や着座姿勢に応じて、シートベルト２０４によって乗員をより適切に拘束することができる。
また、本実施形態では、乗員拘束力制御部２６４は、車両の衝突が検知された後に（車両の衝突過程において）、シートベルト２０４による乗員拘束力の制限値を変化させることもできる。例えば、図示しないセンサにより検出されたシートベルト４の張力に基づいて、伝動棒２２５の位置を制御することで、乗員拘束力の制限値を変化させることができる。また、車両の衝突過程における乗員の移動量（あるいは移動速度）に基づいて、伝動棒２２５の位置をそれぞれ制御することもできる。これによって、車両の衝突状況に応じて、シートベルト２０４によって乗員をより適切に拘束することができる。
なお、実施形態１，３においても、実施形態２の拘束板１１１、ばね１２７、せん断ピン１２８、可動軸１２９、及びアクチュエータ１３２を設けることができる。そして、実施形態１，３においても、実施形態２と同様に、アクチュエータ１３２によりせん断ピン１２８をせん断力の作用方向と垂直方向（あるいはほぼ垂直方向）に沿って移動させて、せん断ピン１２８のせん断面積（ベルトリールがせん断ピン１２８を破断させるために必要なせん断力）を連続的に変化させることで、シートベルトによる乗員拘束力の最大値を無段階に変化させることができる。
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明の実施形態１に係る車両の乗員保護装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係る車両の乗員保護装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態１におけるロック歯車及びラチェット爪の部分を示す拡大図である。 本発明の実施形態１におけるロックピン及びソレノイドの部分を示す拡大図である。 本発明の実施形態１における制御装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係る車両の乗員保護装置の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態２に係る車両の乗員保護装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態２に係る車両の乗員保護装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態２に係る車両の乗員保護装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態２に係る車両の乗員保護装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態２に係る車両の乗員保護装置の概略構成を示す図である。 せん断ピンの位置に応じてせん断ピンのせん断面積が変化する動作を説明する図である。 せん断ピンの位置に応じてせん断ピンのせん断面積が変化する動作を説明する図である。 車両衝突時におけるシートベルトの引き出し荷重の一例を示す図である。 本発明の実施形態２における制御装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態３に係る車両の乗員保護装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態３に係る車両の乗員保護装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態３における制御装置の概略構成を示す図である。
符号の説明
１，３，１０１ リトラクターフレーム、２，１０２，２０２ ベルトリール、４，１０４，２０４ シートベルト、５ａ，５ｂ，５ｃ，１０５，２０５ トーションバー、７ａ，７ｂ，７ｃ ロック歯車、８ａ，８ｂ，８ｃ ロックピン、９ａ，９ｂ，９ｃ ラチェット爪、１６ａ，１６ｂ ソレノイド、５０，１５０，２５０ 制御装置、５２ 乗員耐性推定部、５４ 乗員着座姿勢取得部、６０ 衝突検知部、６４，１６４，２６４ 乗員拘束力制御部、１０２ｃ 係合部、１０７，１１１，２０７ 拘束板、１０９ 係止ピン、１２４，１３２ アクチュエータ、１２５ 伝動板、１２８ せん断ピン、２０２ｃ 係合板、２２５ 伝動棒。

Claims (19)

  1. シートベルトによって乗員を拘束する車両の乗員保護装置であって、
    シートベルトが巻回され、回転軸まわりに回転することでシートベルトの引き出しまたは巻き取りを行うベルト巻回部材と、
    それぞれが捩り変形可能なＮ本（Ｎは２以上の整数）の捩れ棒であって、その各々がベルト巻回部材に対しトルク伝達を行うことが可能なＮ本の捩れ棒と、
    各捩れ棒の一部分を拘束部材に選択的に拘束することが可能な捩れ棒拘束装置と、
    を備え、
    一部分が拘束部材に拘束された捩れ棒が捩り変形することで、シートベルトによる乗員拘束力が制限され、
    捩れ棒拘束装置は、一部分を拘束部材に拘束する捩れ棒の選択を変えることで、前記乗員拘束力の制限値を変化させる、車両の乗員保護装置。
  2. 請求項１に記載の車両の乗員保護装置であって、
    各捩れ棒の長手方向が前記回転軸と略平行である、車両の乗員保護装置。
  3. 請求項２に記載の車両の乗員保護装置であって、
    各捩れ棒が前記回転軸からずらされて配置されている、車両の乗員保護装置。
  4. 請求項２または３に記載の車両の乗員保護装置であって、
    前記回転軸に対する各捩れ棒の距離がそれぞれ異なる、車両の乗員保護装置。
  5. 請求項１〜４のいずれか１に記載の車両の乗員保護装置であって、
    各捩れ棒の捩り剛性がそれぞれ異なる、車両の乗員保護装置。
  6. 請求項１〜５のいずれか１に記載の車両の乗員保護装置であって、
    各捩れ棒におけるベルト巻回部材に対しトルク伝達を行う部分と拘束部材に拘束される部分との距離がそれぞれ異なる、車両の乗員保護装置。
  7. 請求項１〜６のいずれか１に記載の車両の乗員保護装置であって、
    拘束部材は、ベルト巻回部材を前記回転軸まわりに回転可能に支持する、車両の乗員保護装置。
  8. 請求項１〜７のいずれか１に記載の車両の乗員保護装置であって、
    捩れ棒拘束装置は、各捩れ棒の一端部を拘束部材に選択的に拘束することが可能である、車両の乗員保護装置。
  9. 請求項１〜８のいずれか１に記載の車両の乗員保護装置であって、
    車両の衝突に対する乗員の耐性を推定する乗員耐性推定部を備え、
    捩れ棒拘束装置は、乗員耐性推定部で推定された乗員の耐性に基づいて、前記乗員拘束力の制限値を変化させる、車両の乗員保護装置。
  10. シートベルトによって乗員を拘束する車両の乗員保護装置であって、
    シートベルトが巻回され、回転軸まわりに回転することでシートベルトの引き出しまたは巻き取りを行うベルト巻回部材と、
    捩り変形可能な捩れ棒と、
    捩れ棒にその長手方向に沿って移動可能に配設された伝動部材であって、ベルト巻回部材と捩れ棒との間のトルク伝達を許容するようベルト巻回部材と係合する伝動部材と、
    伝動部材を捩れ棒の長手方向に沿って移動させる伝動部材駆動装置と、
    捩れ棒の一部分を拘束部材に拘束することが可能な捩れ棒拘束装置と、
    を備え、
    捩れ棒拘束装置により一部分が拘束部材に拘束された捩れ棒が捩り変形することで、シートベルトによる乗員拘束力が制限され、
    伝動部材駆動装置は、前記乗員拘束力が制限される場合に、伝動部材を捩れ棒の長手方向に沿って移動させ、捩れ棒における拘束部材に拘束された部分とベルト巻回部材及び伝動部材の係合箇所との距離を変化させることで、該乗員拘束力の制限値を変化させる、車両の乗員保護装置。
  11. 請求項１０に記載の車両の乗員保護装置であって、
    ベルト巻回部材及び伝動部材の係合箇所は、捩れ棒の長手方向に沿った伝動部材の移動に応じて捩れ棒の径方向に変化し、
    伝動部材駆動装置は、前記乗員拘束力が制限される場合に、伝動部材を捩れ棒の長手方向に沿って移動させ、捩れ棒における拘束部材に拘束された部分とベルト巻回部材及び伝動部材の係合箇所との距離を変化させるとともに捩れ棒と当該係合箇所との距離を変化させることで、該乗員拘束力の制限値を変化させる、車両の乗員保護装置。
  12. シートベルトによって乗員を拘束する車両の乗員保護装置であって、
    シートベルトが巻回され、回転軸まわりに回転することでシートベルトの引き出しまたは巻き取りを行うベルト巻回部材と、
    捩り変形可能な捩れ棒と、
    捩れ棒にその径方向に沿って移動可能に配設された伝動部材であって、ベルト巻回部材と捩れ棒との間のトルク伝達を許容するようベルト巻回部材と係合する伝動部材と、
    伝動部材を捩れ棒の径方向に沿って移動させる伝動部材駆動装置と、
    捩れ棒の一部分を拘束部材に拘束することが可能な捩れ棒拘束装置と、
    を備え、
    捩れ棒拘束装置により一部分が拘束部材に拘束された捩れ棒が捩り変形することで、シートベルトによる乗員拘束力が制限され、
    伝動部材駆動装置は、前記乗員拘束力が制限される場合に、伝動部材を捩れ棒の径方向に沿って移動させ、捩れ棒とベルト巻回部材及び伝動部材の係合箇所との距離を変化させることで、該乗員拘束力の制限値を変化させる、車両の乗員保護装置。
  13. 請求項１０〜１２のいずれか１に記載の車両の乗員保護装置であって、
    ベルト巻回部材の回転を拘束することが可能な部材であって、ベルト巻回部材の回転を拘束する際にベルト巻回部材のトルクを受けることでせん断力が作用するせん断部材と、
    せん断部材をせん断力の作用方向と略垂直方向に沿って移動させるせん断部材駆動装置と、
    を備え、
    ベルト巻回部材がせん断部材を破断させるために必要なせん断力は、せん断部材の移動方向に関する位置に応じて連続的に変化し、
    せん断部材駆動装置は、せん断部材をせん断力の作用方向と略垂直方向に沿って移動させ、ベルト巻回部材がせん断部材を破断させるために必要なせん断力を連続的に変化させることで、シートベルトによる乗員拘束力の最大値を連続的に変化させる、車両の乗員保護装置。
  14. 請求項１３に記載の車両の乗員保護装置であって、
    せん断部材がせん断力を受けるときのせん断面積は、せん断部材の移動方向に関する位置に応じて連続的に変化する、車両の乗員保護装置。
  15. 請求項１３または１４に記載の車両の乗員保護装置であって、
    せん断部材の破断後に、捩れ棒拘束装置により一部分が拘束部材に拘束された捩れ棒が捩り変形することで、前記乗員拘束力が制限される、車両の乗員保護装置。
  16. 請求項１０〜１５のいずれか１に記載の車両の乗員保護装置であって、
    捩れ棒の長手方向が前記回転軸と略平行である、車両の乗員保護装置。
  17. 請求項１０〜１６のいずれか１に記載の車両の乗員保護装置であって、
    捩れ棒拘束装置は、捩れ棒の一端部を拘束部材に拘束することが可能である、車両の乗員保護装置。
  18. 請求項１０〜１７のいずれか１に記載の車両の乗員保護装置であって、
    車両の衝突に対する乗員の耐性を推定する乗員耐性推定部を備え、
    伝動部材駆動装置は、乗員耐性推定部で推定された乗員の耐性に基づいて、前記乗員拘束力の制限値を変化させる、車両の乗員保護装置。
  19. 請求項１３〜１５のいずれか１に記載の車両の乗員保護装置であって、
    車両の衝突に対する乗員の耐性を推定する乗員耐性推定部を備え、
    せん断部材駆動装置は、乗員耐性推定部で推定された乗員の耐性に基づいて、前記乗員拘束力の最大値を連続的に変化させる、車両の乗員保護装置。
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